Étant donné que les fabricants d'équipements médicaux sont confrontés à des pressions constantes pour équilibrer les coûts et la qualité, les capteurs de pression présentent aux développeurs des exigences contradictoires qui peuvent entraîner des compromis dangereux. Les capteurs de pression posent un problème de fiabilité commun qui oblige les fabricants à dépendre d'une maintenance continue coûteuse et du remplacement des composants pour contourner la courte durée de vie inhérente du capteur. Cependant, les enjeux sont encore plus importants dans les applications médicales, où ces capteurs ont des exigences élevées en matière de précision et de fiabilité et où la défaillance des composants peut entraîner des risques pour la sécurité.

Défis

Malgré le fait que l'emballage du composant du capteur est important pour résoudre ce problème, c'est un défi qui, jusqu'à récemment, échappait aux fabricants de capteurs. Un système d'analyseur de sang est un cas d'utilisation typique. Bien que ce type d'application médicale puisse ne pas exiger la capteur de pression pour fonctionner à des températures élevées ou dans des fluides agressifs, même une solution saline peut éventuellement être corrosive, et le processus de nettoyage et de stérilisation nécessite généralement un contact répété avec des produits chimiques caustiques tels que l'eau de Javel.

Le principal problème est que les adhésifs utilisés pour réaliser le joint de pression et protéger la matrice du capteur et les circuits associés finissent par se ramollir dans le fluide environnant. Le circuit du capteur est endommagé dès que le joint se brise, créant ainsi une défaillance de fiabilité familière qui peut être coûteuse si elle provoque un rappel de produit ou nécessite une maintenance et un remplacement réguliers du sous-système de détection.

Solution

Une nouvelle approche innovante de conditionnement du capteur de pression crée une liaison eutectique sur un substrat céramique à l'aide d'un alliage de soudure or-étain pour un joint hermétique même en présence de fluides agressifs. Par rapport aux points de fusion individuels, une liaison de soudure or-étain avec un rapport de 80:20 crée un alliage avec un point de fusion beaucoup plus bas, améliorant ainsi la fabricabilité tout en conservant les avantages des deux métaux dans des environnements difficiles. De plus, bien que cette soudure or-étain soit plus chère que l'adhésif, le différentiel de coût est faible par rapport à l'amélioration considérable des coûts de maintenance à long terme et de la fiabilité.

Conclusion

Vérifier si le support sous pression entre par l'arrière ou par le haut du capteur est un aspect supplémentaire qui doit être pris en compte lors de la comparaison des approches d'emballage du capteur. Le circuit doit être protégé de la corrosion ou des courts-circuits si la pression se trouve sur le côté supérieur du capteur. Cette protection est généralement obtenue avec un gel protecteur. Cependant, un gel qui est suffisamment rigide pour supporter des fluides corrosifs est généralement également suffisamment rigide pour provoquer une contrainte sur l'élément MEMS.

Cela peut conduire à des erreurs de détection intolérables dans la plupart des applications médicales. Au contraire, l'entrée arrière ne découvre que la fixation de la matrice eutectique, le verre et le silicium au milieu sous pression - des éléments qui ont fait leurs preuves pour résister à cet environnement - sans aucun problème de précision des capteurs situés sur le dessus.

Pour les équipements médicaux, l'emballage pour les applications de détection de pression est crucial pour éliminer les compromis réguliers, améliorer la fiabilité de la durée de vie du produit et réduire le coût de possession.

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